数字逻辑电路 PPT课件

一. 基本逻辑门电路
基本逻辑门电路有与门(AND gate)、或门 (OR gate)及非门(NOT gate)，分别可以完成 与、或、非三种逻辑运算。这三种逻辑运算可 以用晶体二极管和晶体三极管等分立元件组成 的电路来实现，也可以用集成电路来实现。
1. 与门电路 上图为简单的具有两个输入端的二极管与门电
由三极管和三极管组成的与非逻辑 电路，简称TTL与非门。它主要有 两个三极管组成，前一个多发射极 三极管完成与运算，后一个三极管 完成非运算。
由于与非门是有源器件，当多级与非门串
联使用时，每级都有能量补充，因此各级输出 电平不会因负载增加而逐级恶化。这样逻辑量 可以连续通过多级门电路，但其级数还要受延 时的限制。
上图是数字频率计控制电路，其中的与
门是用来控制脉冲信号能否进入计数器的开 关经加。脉到A它冲端有形；两成控个电制输 路与入 变门端 成开； 计和被 数关测 脉的信 冲信号 （号（重（频复门率频控为率制ffxx））信 号）加到B端。
二. 集成门电路
集成门电路可分为两大类： 一类是以半导体三极管为主要器件，称为 双极型集成门电路；另一类是以MOS型场效 应管为主要器件，称为MOS型或单极型集成 门电路。
阐述逻辑控制、脉冲计数和数字显示的基本原 理，介绍常用的计数器和A/D、D/A转换器。
主要内容
第一节 基本逻辑电路 第二节 双稳态触发器 第三节 脉冲的计数和显示 第四节 数模和模数转换
第一节 基本逻辑电路
所谓逻辑是指“条件”与“结果”的 关系。逻辑电路(logic circuit)是用电路的 输入信号反映“条件”，用电路的输出信 号反映“结果”。电路的输出与输入之间 构成一定的逻辑关系。
1. 双极型集成门电路 双极型集成门电路以与非
门为基础。图为与非门的逻辑 符号及逻辑表达式，其逻辑关 系可解释为：当输入有低电平 “0”时，输出为高电平“1”； 当输入全为高电平“1”时，输 出为低电平“0”。
由二极管和三极管组成的与非逻 辑电路，简称DTL与非门。前面 的一组二极管起到与的作用，后 面的三极管起到非的作用。
逻辑变量是指具有“真”、“假”两个 值的量，在逻辑运算中用0和1两个数码代 表逻辑值，0代表“假”，1代表“真”。 在电子线路中，如果一个电压变量只取高、 低两个电平，且在这两个电平之间的转换都 是快速的，那么它们就可以作为逻辑变量。 在正逻辑中，把低电平作为逻辑值0，把高 电平作为逻辑值1。而负逻辑则相反。以下 的内容只使用正逻辑。
这种或门电路的局限性与前面的与门相类似。
3. 非门电路 非门电路只有一输入端，输出端与输入端的状态总是相
反。当输入端A是高电平时，输出端F是低电平；当输入端是 低电平时，输出端则是高电平。
简单的非门电路实际就是一个反相器，适当选择RC和RB， 当输入端A为高电平时，三极管饱和导通，输出端F为低电平 (约为0．2伏)；当输入端A为低电平时(0伏左右)，三极管截 止0；，输输入出0端时F，为输高出电1子，(实约现为了Ec非)。运这算就。是上说图，为输电入路1时、，逻输辑出符 号、逻辑表达式及真值表。
为了扩展逻辑功能，由上述三种基本
逻辑门电路还可以组成多种复合门电路。如 与门和非门串联可组成与非门，或门和非门 串联可组成或非门，与门、或门和非门串联 组成与或非门等。实际应用的逻辑系统往往 具有较复杂的逻辑关系。它需要用一些基本 门电路和复合门电路组合起来，以实现一定 的逻辑功能。这种由若干个门电路组成的电 路称为组合逻辑电路。常用的组合逻辑电路 有编码器、译码器等，它们在数字电路中有 着广泛的应用。
TTL电路具有较快的开关速度，较强的抗 干扰能力以及足够大的输出摆幅，所以是目前 在各个领域包括医学电子设备中使用最广泛的 逻辑电路系统。实际的集成门电路比这里的要 复杂些，在输出端还有放大器和跟随器，用来 保证逻辑电平符合要求，增加负载能力。
在一个实际的数字系统中，往往需要Hale Waihona Puke Baidu实现多种
多样逻辑功能的门电路，只有一种与非门作为基本单 元使用起来显然是不方便的。在TTL门电路的系列产 品中，常用的还有或非门、与或非门、与门、或门等 等。虽然门电路的种类很多，但它们或者是由与非门 稍加改动得到的，或者是由与非门中的若干部分组合 成的，有的就是与非门的一部分。如，与非门只有一 个输入端时成了非门；在与非门后再连一个非门成了 与门；在与非门前面对于每个输入端各接一个非门成 了或门。可以说与非门可以完成一切逻辑运算。因此， 只要掌握与非门典型电路的工作原理和分析方法，就 不难对其它形式的门电路进行分析了。
2. 或门电路 上图为简单的具有两个输入端的二极管或门电路、常用
逻辑符号、逻辑表达式及真值表。 其中A、B分别为两个输入端，F为输出端。这种电路之
所以能实现或运算，是因为输出端的电平被最高电平的输入 端钳位，只要输入端有一个高电平时，输出就是高电平。也 就是说输入有一个为1时，输出即为1。输入端全为0时，输 出才为0。
这种简单的非门电路具有如下特点：①由
于晶体三极管是有源器件，输出电平不但不会 逐级恶化，而且比输入端有所改善，作串联使 用时无电平偏移。所以常用它和与门、或门组 成与非门及或非门。②这种电路向负载提供电 流的能力一般比较差。③电路的延时主要发生 在输出电平由0变1时，这是由于三极管的延时 主要产生在由饱和变为截止的恢复阶段上。
数字逻辑电路
前面学习了能够处理随时间连续变化的信
号(模拟信号)的模拟电路，本章将继续学习能 够处理不连续的突变信号(数字信号)的数字电 路(digital circuit)。
目前，数字电路正快速向多功能、高集成
方向发展，其中电子计算机技术就是在此基础
上发展起来的。数字电路与电子计算机技术已
经被广泛应用在医疗仪器和设备中。本章主要
路、常用逻辑符号、逻辑表达式及真值表。
其中A、B分别为两个输入端，F为输出端。这
种电路之所以能实现与运算，是因为输出端的电平
被最低电平的输入端钳位，只有在输入端全为高电 平时，输出端才能是高电平。也就是说输入全为1 时，输出才为1。
从电路的结构来看，这种基本的与门电路有它的
局限性：①输出低电平时，其值比输入端低电平高一 个二极管的正向电压降，因此一个逻辑量连续通过 2~3个这样的门电路后，代表0值的低电平就不再符 合要求。②输出端为高电平时，向负载供应电流的能 力受电阻R的限制，负载电流过大时，R两端的压降 就不容忽视，代表1值的高电平就不再符合要求。③ 当输入端电平变化时，输出端电平的变化总是要落后 一定的时间。此时间主要是由二极管在导通状态和截 止状态之间的转换过程而产生的，称为门电路的延迟 时间。